BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Điều hòa trung tâm. Hệ thống điều khiển cho thiết bị điều hòa trung tâm công suất lớn với ba máy nén của hãng York Marine Controls 1 Lêi nãi ®Çu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, ngành điều hòa không khí trong nước cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Ngày này, điều hòa không khí không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, y tế, thể thao mà còn cả trong các căn hộ, các phương tiện đi lại như ô tô, tàu hỏa, tàu thủy… Ngành điều hòa không khí trong những năm qua cũng đã đem lại lợi ích kinh tế không nhỏ, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ như trong các ngành sợi, dệt, chế biến thực thẩm, điện tử, viễn thông… Cho nên việc nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí trong lĩnh vực công nghiệp, dân dụng đóng một vài trò rất quan trọng nhằm nắm vững nguyên lý của hệ thống, đưa ra các phương án khai thác, bảo dưỡng hợp lý đồng thời ngày một hoàn thiện hệ thống hơn. Với việc vận dụng kiến thức đã được học ở trường để giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế, em đã thực hiện đề tài tốt nghiệp với nội dung: Tên đề tài: “ Điều hòa trung tâm. Hệ thống điều khiển cho thiết bị điều hòa trung tâm công suất lớn với ba máy nén của hãng York Marine Controls ” Nội dung đồ án bao gồm: Chương 1: Tổng quan về điều hoà không khí. Chương 2: Hệ thống điều hoà trung tâm của hãng York marine Controls. Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển cho hệ thống điều hoà trung tâm. 2 Trong quá trình thực hiện đề tài với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy TS: Nguyễn Tiến Ban và các thầy, cô trong bộ môn em đã hoàn thành xong cuốn đồ án đúng thời hạn. Mặc dù đã cố gắng, song do hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm. Nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến chỉ bảo của các thầy, cô giáo và các bạn. Cuối cùng em xin chân thành cám ơn các thầy, cô trong khoa Điện Dân Dụng và Công Nghiệp trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ em. Đặc biệt em cám ơn thầy Ts: Nguyễn Tiến Ban là người trực tiếp hướng dẫn đề tài, đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em để hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cám ơn ! Sinh viên: Phạm Văn Châu 3 CH¦¥NG 1 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ 1.1. Giíi thiÖu hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ [3] Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, dụng cụ…để tiến hành các quá trình xử lý không khí như sưởi ấm, làm lạnh, khử âm, gia ẩm… điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số khí hậu trong nhà như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí tươi, sự tuần hoàn phân phối không khí nhằm đáp ứng nhu cầu tiện nghi và công nghệ. 1.1.1. Phân loại. Phân loại hệ thống điều hòa là rất phức tạp vì chúng đa dạng và phong phú, đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế. Tuy nhiên, có thể phân loại điều hòa không khí theo các đặc điểm sau đây: - Theo mục đích ứng dụng có thể phân ra điều hòa tiện nghi và điều hòa công nghệ . - Theo tính chất quan trọng phân ra điều hòa cấp 1, cấp 2 và cấp3. - Theo tính tập trung phân ra hệ điều hòa cục bộ, hệ điều hòa tổng hợp gọn (với các cụm máy gọn) và hệ thống trung tâm nước. - Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống làm lạnh trực tiếp (làm lạnh trực tiếp không khí bằng dàn bay hơi) hoặc gián tiếp (qua nước lạnh với dàn FCU và dàn AHU). Loại gián tiếp có thể phân ra loại khô và loại ướt. Loại khô là loại có dàn ống xoắn trao đổi nhiệt có cánh, nước lạnh đi trong ống còn không khí đi ngoài ống. Loại ướt hay còn gọi dàn phun là loại buồng điều không khí có dàn phun trực tiếp nước lạnh vào không khí cần làm lạnh. Loại khô còn gọi là hệ thống kín và loại ướt gọi là hệ thống hở. 4 - Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệ cục bộ hoặc trung tâm. Kiểu cục bộ là xử lý không khí có tính chất cục bộ cho từng không gian điều hòa riêng lẻ, còn kiểu trung tâm là không khí được xử lý tại một trung tâm và phân phối đến các không gian điều hòa bằng quạt ống gió. - Theo năng suất lạnh có thể phân ra loại nhỏ (tới hai tấn lạnh hay 24.000Btu/h hoặc 7 kW), loại trung bình từ 3 đến 4 tấn lạnh và loại lớn từ 100 tấn lạnh trở lên. - Theo chức năng có loại một chiều hoặc hai chiều. Máy điều hòa một chiều là loại chỉ có một chức năng làm lạnh. Máy điều hòa hai chiều là loại bơm nhiệt có khả năng làm lạnh vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông. - Căn cứ kết cấu của máy chia máy điều hòa một cụm, hai cụm và nhiều cụm. - Theo cách bố trí dàn lạnh chia ra loại cửa sổ, treo tường, treo trần, giấu trần…loại một cửa hoặc nhiều cửa thổi, tủ tường, hộp tường, kiểu tủ hành lang… - Theo cách làm mát thiết bị bình ngưng tụ chia ra loại giải nhiệt gió hoặc giải nhiệt nước hoặc kết hợp gió nước. - Theo chu trình lạnh có thể phân ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ, ejectơ, hoặc nén khí. - Theo môi chất lạnh của máy nén hơi chia ra máy lạnh dùng amoniắc, freôn R22, 134a, 404A, B, 507, 123 hoặc nước… - Theo kiểu máy nén chia ra máy nén pittông, trục vít, rôto, xoắn ống hoặc tua bin. - Theo cách bố trí hệ thống ống dẫn nước lạnh của hệ thống trung tâm nước chia ra hệ thống hai ống, hệ hồi ngược, hệ ba ống và hệ bốn ống nước. - Theo hệ thống ống phân phối gió chia ra hệ thống một ống gió, hai ống gió hoặc hệ thống không có ống gió. 5 - Theo cánh điều chỉnh gió chia ra loại hệ thống lưu lượng không thay đổi (CAV- Constant Air Volume) và hệ thống lưu lượng thay đổi (VAR- Variable Air Volume). - Theo cách điều chỉnh năng suất lạnh bằng đóng ngắt máy nén hoặc điều chỉnh vô cấp tốc độ qua máy biến tần chia hệ thống lưu lượng môi chất không đổi hoặc hệ thống lưu lượng môi chất thay đổi (VRV- Variable Refrigerant Volume). VRV là kiểu máy điều hòa đặc biệt của Daikin điều chỉnh năng suất lạnh bằng máy biến tần, một cụm dàn nóng kết nối được tới tám hoặc mười sáu dàn lạnh. - Theo áp suất gió trong ống có loại gió tốc độ cao và loại gió tốc độ thấp. - Theo tốc độ gió loại gió tốc độ cao loại gió tốc độ thấp. 1.1.2. Sơ đồ cơ bản của hệ thống điều hòa [1] a) Sơ đồ Hình 1.1. Sơ đồ cơ bản hệ thống lạnh. 1- Máy nén; 2- Dàn ngưng tụ; 3- Bình chứa cao áp; 4- Phím lọc ; 5- Van tiết lưu; 6- Dàn bay hơi . b) Nguyên lý hoạt động . Hơi hút về máy nén là hơi quá nhiệt được nén đoản nhiệt lên áp suất P k , t k đi vào bình tách dầu, ở đây dầu được lọc lại đưa trở lại máy nén nhờ vào nguyên tắc chênh lệch áp suất. Còn hơi môi chất đưa đến thiết bị ngưng tụ, tại thiết bị ngưng tụ hơi môi chất thực hiện quá trình trao đổi nhiệt đẳng áp. Lúc 6 này môi chất trở thành lỏng được đưa vào bình chứa cao áp, rồi đi qua phím lọc, phím lọc có nhiệm vụ lọc các cáu bẩn và hơi ẩm trong môi chất. Sau đó môi chất đi qua van điện từ. Môi chất lỏng tiếp tục đi qua kính xem lỏng, qua van tiết lưu. Nhờ van tiết lưu mà hơi lỏng được hạ nhiệt độ và áp suất P 0 trong dàn bay hơi. Tại dàn bay hơi, môi chất lạnh thực hiện quá trình trao đổi nhiệt trực tiếp với môi trường cần làm lạnh hoặc với chất tải lạnh. Sau đó hơi môi chất tiếp tục đi vào bình tách lỏng, còn hơi thì được máy nén hút về kết thúc một quá trình và chu trình được lặp lại. 1.1.3. Các thiết bị trong hệ thống. Một hệ thống điều hòa bao gồm các thiết bị : Máy nén lạnh, hệ thống đường ống, môi chất lạnh, thiết bị trao đổi nhiệt (thiết bị ngưng tụ, bay hơi), thiết bị phụ (bình chứa dầu, bình tách dầu, bình chứa cao áp, hạ áp, bình tách lỏng, các phím lọc, phím sấy, các thiết bị xả khí, bơm, quạt, các thiết bị van các loại).  Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh áp suất cao và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành dạng lỏng. Dựa vào môi trường làm mát chia thiết bị ngưng tụ thành các nhóm: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước, bằng không khí, vừa bằng nước và bằng không khí…  Thiết bị bay hơi là thiết bị thu nhiệt từ môi trường làm lạnh tuần hoàn giữa thiết bị bay hơi và đối tượng làm lạnh để nhận nhiệt và làm lạnh đối tượng . Dựa vào tính chất của môi trường làm lạnh người phân thành: Thiết bị bay hơi để làm lạnh chất tải lạnh như: nước, nước muối hay những chất lỏng khác hoặc thiết bị hơi để làm lạnh không khí.  Bình tách dầu dùng để tách dầu ra khỏi môi chất lạnh, để dầu khỏi đi vào dàn ngưng tụ, dàn bay hơi. Bình tách dầu được lắp đặt sau máy nén trước dàn bay hơi.  Bình tách lỏng có nhiệm vụ đảm bảo hơi hút về máy nén ở trạng thái hơi bão hòa khô tránh được ngập thủy cho máy nén. 7  Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau dàn ngưng tụ dùng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, giải phòng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu.  Phím sấy và phím lọc có nhiệm vụ lọc các cặn bản lọt và hệ thống lạnh, đảm bảo an toàn hoạt động tin cậy cho hệ thống được lắp trước dàn bay hơi.  Môi chất lạnh là tác nhân chính làm lạnh thu nhiệt môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt môi trường có nhiệt độ cao. Môi chất lạnh có nhiệt độ thấp thường mấy chục âm độ ví dụ như R12, R22, R134a….  Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống lạnh. Máy lạnh có nhiệm vụ: - Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi . - Duy trì áp suất 0 P và nhiệt độ 0 t cần thiết. - Nén hơi nên áp suất cao tương ứng với môi trường làm mát để đẩy vào thiết bị ngưng tụ. - Đưa lỏng qua thiết bị tiết lưu tới thiết bị bay hơi, thực hiện vòng tuần hoàn kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu nhiệt ở môi trường lạnh và thải nhiệt ở môi trường nóng. Máy nén quan trọng một mặt do chức năng của nó trong hệ thống, mặt khác do gồm nhiều bộ phận chuyển động phức tạp nên chất lượng, độ tin cậy và năng suất lạnh của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng độ tin cậy, năng suất lạnh của máy nén. Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng hầu như tất cả các loại máy nén với các nguyên lý làm việc khác nhau, nhưng những loại máy nén được sử dụng nhất là máy nén pittông, trục vít, rôto làm việc theo nguyên lý nén thể tích và máy nén tuabin, máy nén ejectơ làm việc theo nguyên lý động học. Một máy nén có 3 thông số cơ bản sau : + Tỉ số nén ( ) là tỉ số giữa áp khí ra và áp suất khí vào của máy nén 8 = )( )( Vao Ra P P (1.1) + Năng suất của máy nén (Q): là khối lượng (kg/s) hay thể tích (m 3 /h) khí mà máy nén cung cấp trong một đơn vị thời gian. + Công suất của máy nén (N): là công suất tiêu hao để nén và truyền khí. Ngoài ra máy nén còn có các thông số về hiệu suất máy nén, về khí nén (nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính và hoá tính của khí với các thông số khí đặc trưng). 1.1.4. Các phương pháp điều chỉnh năng suất lạnh [2] Điều chỉnh năng suất lạnh nhằm mục đích vận hành hệ thống tối ưu và kinh tế duy trì nhiệt độ buồng lạnh theo yêu cầu buồng lạnh trong điều kiện vận hành khác nhau. 1.1.4.1.Điều chỉnh hai vị trí “on – off ” Điều chỉnh hai vị trí hay còn gọi là điều chỉnh không liên tục theo bậc. Đại diện cho loại này là rơ le nhiệt độ (thermostat) và rơ le áp suất hoạt động nhờ nhiệt độ và áp suất để đóng ngắt trực tiếp tiếp điểm điện hai hay nhiều cực. Bằng cách ghép nối tiếp hay song song các thiết bị điều chỉnh hai vị trí có thể đạt được sự điều chỉnh với nhiều bậc. Hình 1.2 giới thiệu đường đặc tính điều chỉnh hai vị trí. OFF ON §iÓm tÝn hiÖu ®ãng m¹ch §iÓm tÝn hiÖu ng¾t m¹ch Y X Hình 1.2. Đường đặc tính của điều chỉnh hai vị trí: X : Vi sai đóng ngắt (vi sai ON – OFF); Y- Đại lượng đặt; X – Đại lượng ra 9 Ngoài dụng cụ điều chỉnh hai vị trí, trong kỹ thuật lạnh còn sử dụng dụng cụ điều chỉnh ba vị trí với chức năng chuyển đổi chức năng vận hành LÀM LẠNH – NGẮT – XẢ BĂNG. Rơ le nhiệt thường có hai đầu cảm nhiệt độ riêng biệt. 1.1.4.2. Điều chỉnh nhảy cấp Khi kết hợp nhiều dụng cụ điều chỉnh hai vị trí có thể thiết lặp điều chỉnh nhẩy cấp. Nếu kết hợp hai dụng cụ điều chỉnh vị trí có thể thực hiện điều chỉnh ba cấp như sau: 0 - 50 - 100%. Hình 1.3 giới thiệu đặc tính điều chỉnh ba cấp 100% 50% 0% ONOFF OFF ON -2 0 2 4 t0C Hình1.3. Đặc tính điều chỉnh ba cấp Thí dụ: Một buồng lạnh được trang bị hai máy nén. Nhiệt độ duy trì trong buồng từ -2 ÷ + 4 0 C. Khi nhiệt độ phòng tăng quá 4 0 C thì máy nén thứ hai đóng mạch. Như vậy khi xả lạnh, cả hai máy làm việc, khi nhiệt độ phòng đạt + 2 0 C máy nén thứ nhất ngắt mạch và khi đạt -2 0 C máy nén thứ 2 cũng ngắt mạch. Nhiệt độ phòng tăng trở lại 0 0 C, máy nén thứ 2 đóng mạch làm việc và chỉ khi nhiệt độ phòng tăng quá 4 0 C thì máy nén thứ 1 mới làm việc. [...]... hũa trung tõm nc (TTN) vi nng sut lnh l ln nht >350kW (> 100RT) i vi cỏc tũa nh vn phũng, khỏch sn > 1500RT lm lnh giỏn tip kh nng s dng nng sut lnh cc b khú v khụng th chy mỏy khi cn nng sut lnh nh vỡ tn tht cụng sut ln h ny ch yu dựng cho cỏc kho lnh bo qun thc phm hoc hi trng khỏch sn ln 24 CHƯƠNG 2 Hệ thống điều hòa trung tâm của hãng YORK MARINE & CONTROLS 2.1 Hãng YORK MARINE & CONTROLS với sản... cho nhng ni cn nng sut lnh ln nh cỏc siờu th, khỏch sn, ca hng, cụng s, nh hng, vn phũng thi gian bo hnh 1 nm 2.1.2 Sn phm iu hũa trung tõm ca hóng Sn phm iu hũa trung tõm ca hóng cú uy tớn, cht lng lm vic tin cy giỏ thnh r hn so vi cỏc sn phm ca cỏc hóng khỏc trờn th trng nh Trane, Carier, Mitsbishi vi cựng nng sut lnh v tớnh nng nh nhau 25 2.2 hệ thống điều hòa trung tâm của hãng YORK MARINE & CONTROLS. .. CONTROLS 2.1 Hãng YORK MARINE & CONTROLS với sản phẩm điều hòa trung tâm 2.1.1 Gii thiu v hóng YORK [6] Hóng iu hũa YORK l cụng ty hng u, cú uy tớn trờn th trng th gii trong lnh vc iu hũa, mỏy lnh c bit l sn phm iu hũa trung tõm lp t trờn tu thy Hóng vi 16 sn phm khỏc nhau xut x Thỏi Lan Sn phm ca cụng ty gm cỏc loi vi kớ hiu YFS3 0BA/ YSL3 0BA, YFS3 6BA/ YSL3 6BA nng sut lnh t 24.000 BTU/h n hng vi trm tn lnh,... khớ, iu chnh nng sut lnh v iu khin cng nh bỏo hiu v bo v ton b h thng 11 1 M 2 7 FCU 3 AHU 10 5 9 6 8 4 Hệ thống n-ớcgiải nhiệt Hệ thống n-ớc lạnh với các FCUvà AHU Hệ thống máy làm lạnh n-ớc Hỡnh1.11 Gii thiu nguyờn lý h thng iu hũa trung tõm n gin nht.1.ng c, 2 mỏy nộn, 3 Bỡnh ngng, 4.Tit lu, 5 Bỡnh bay hi, 6 16 Bm nc gii nhit, 7 Thỏp gii nhit, 8 Bm nc lnh, 9 Dn FCU, 10 Dn AHU, 11 Bỡnh gión n Mỏy lm... thay i tc vũng quay - Thay i bng b chuyn c khớ - Thay i bng khp ma sỏt - Thay i bng cỏch thay i tc ng c truyn ng 15 1.2 điều hòa trung tâm [3] 1.2.1 H thng iu hũa trung tõm nc 1.2.1.1 Khỏi nim chung H thng s dng nc lnh 7oC lm lnh khụng khớ qua cỏc dn trao i nhit FCU v AHU iu hũa trung tõm nc ch yu gm: - Mỏy lm lnh nc (Water Chiller) mỏy sn xut nc lnh t 12oC tr xung 7oC - H thng nc lnh (h thng bm,... tit lu iu khin Hỡnh1.9 : X hi nộn t ng y v trc gin bay hi Trờn hỡnh 1.9 Nu quỏ nhit cao, van tit lu s iu khin m rng hn cho lu lng mụi cht lng i qua nhiu hn u im ca phng phỏp ny l lu lng qua dn gia mc bỡnh thng, tc lu lng ln ca mụi cht lnh cui u v mỏy nộn khụng cú nguy c ng du v dn bay hi 14 1.1.4.4.3.Vụ hiu húa tng xilanh hoc tng cm xilanh Máy nén 6 Xi lanh Cơ cấu nâng van 1 3 6 4 2 5 Đ-ờng cấp... t Van tit lu nhit cõn bng iu chnh lng cp lng ngoi cho gin lanh Thun tin cho vic sa cha, bo dng dn lnh Van tay 29 úng, m cp lng cho dn bay hi 02XVA003 Van in t 02SCV001 B iu regulator) 02TI001 Nhit k o v ch th nhit phũng 02TT001 Nhit k in tr Cp tớn hiu iu chnh nhit trong phũng 02FH001 Cun dõy in t To lc t úng, m van cp lng dn lnh 02FAN001 Qut dn bay hi Tng kh nng trao i nhit 02HX001 H thng ng trao... tit lu nhit cõn bng iu chnh lng lng vo ngoi dn lnh Van tay Thun tin cho vic bo dng, sa cha 03XVA003 Van in t úng, m cp lng cho dn bay hi 03SCV001 B iu regulator) 03TI001 Nhit k o v ch th nhit phũng 03TT001 Nhit k in tr o v cp tớn hiu iu chnh nhit phũng 03FH002 Cun dõy in t To lc t úng van 03XVA002 chnh khớ 30 (Gas m 03FAN001 Qut dn bay hi Tng kh nng trao i nhit 03HX001 H thng ng trao i nhit Trao i... Chc nng cỏc phn t Van tit lu nhit cõn bng T ng iu chnh cp ngoi lng Van tay Thun tin cho vic bo dng, sa cha 04XVA003 Van in t úng, m cp lng cho dn bay hi 04SCV001 B iu regulator) 04TI001 Nhit k o v ch th nhit phũng 04TT001 Nhit k in tr Cp tớn hiu iu chnh nhit phũng 04FH002 Cun hỳt in t To lc t úng van 04FAN001 Qut dn bay hi Tng kh nng trao i nhit 04HX001 H thng ng trao i nhit Trao i nhit vi mụi trng... nộn; M - ng c truyn ng; NT- Dn ngng t; TL- Tit lu; BH- Dn bay hi; TC- Rle nhit Thit b iu khin 2 v trớ thng sensor nhit , ỏp sut thp Trờn hỡnh1.5, biu din s mỏy lnh dựng trc tip sensor nhit úng ngt mỏy nộn Trờn s 1.6 dựng giỏn tip rle nhit qua rle ỏp sut thp Khi nhit bung lnh t yờu cu, rle nhit ngt van in t Van C úng ngng cp lng cho gin bay hi, ỏp sut p gim xung nhanh chúng, rle ỏp sut ngt mỏy . VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Điều hòa trung tâm. Hệ thống điều khiển cho thiết bị điều hòa trung tâm công suất lớn với ba máy nén của hãng York Marine Controls 1 Lêi nãi. hòa trung tâm. Hệ thống điều khiển cho thiết bị điều hòa trung tâm công suất lớn với ba máy nén của hãng York Marine Controls ” Nội dung đồ án bao gồm: Chương 1: Tổng quan về điều hoà không. 2: Hệ thống điều hoà trung tâm của hãng York marine Controls. Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển cho hệ thống điều hoà trung tâm. 2 Trong quá trình thực hiện đề tài với sự nỗ lực của